利用自行研制的非均匀复合场（温度、磁场）下磁流变液剪切屈服应力实验装置,测试、研究了非均匀磁场、不同剪切速率下磁流变液剪切屈服应力的温度特性.结果表明,磁流变液在17-150℃温度范围内粘度温度性能稳定,剪切屈服应力-温度特性曲线在17℃和150℃时发生突变：在低于17℃时剪切屈服应力随着温度的上升而下降,17-150℃温度范围内剪切屈服应力近似不变,温度超过150℃时,磁流变液的剪切屈服应力随温度的升高而下降.

为研究磁流变液在不同磁场作用下的挤压与拉伸力学性能,建立了用于测试磁流变液挤压与拉伸特性的实验装置,并通过ANSYS/Multiphysics对此实验装置磁路的磁感应强度分布进行了仿真分析。利用此装置研究了磁流变液在不同外加磁场强度下的挤压和拉伸特性,并建立了拉伸屈服应力与剪切屈服应力之间的关系。挤压实验表明,磁流变液在挤压应变约为0.15时具有最小的压缩弹性模量;当挤压应变大于0.15时,挤压应力和挤压弹性模量与挤压应变表现为指数关系,且指数随着外加磁场的增大呈上升趋势。拉伸屈服应力约为剪切屈服应力的4倍,据此计算得到的剪切屈服应变角在13.8～16.9°,验证了物理模型对磁流变液剪切应力描述的合理性。

为了研究磁流变液在圆筒剪切模型中的流变特性,建立了以圆筒剪切模型为基础的实验装置。首先,通过理论分析得到了磁流变液在圆筒剪切模型中的层间传力模型,切应力和剪切速率测量方法。其次,通过ANSYS对圆筒剪切模型中磁流变液的磁场强度进行了仿真模拟,并以实验测量验证,得到了磁场强度分布。最后以理论分析为基础,通过实验测量得到了切应力与剪切速率和磁场强度之间的关系,并得到了拟合公式。实验表明,磁流变液流切应力与磁场强度的比值为0.162k Pa/m T,与剪切度率的比值为0.00026k Pa·s,磁场强度的增强能够较大地提升磁流变液的工作能力。

为了研究磁流变液在磁场、温度场共同作用下层间剪切屈服特性,考虑磁化饱和程度以及局部磁场聚集效应的影响,结合经典偶极子和局部场偶极子理论模型,建立了新型颗粒间作用力计算模型—偶极子边界理论模型,理论分析了偶极子边界中颗粒链之间的相互作用力以及同一链中两相邻颗粒间作用力,并给出作用力的数学表达式,搭建了基于线圈外置的圆盘式传动结构的测量装置,通过实验研究验证理论的正确性。结果表明偶极子边界模型计算误差比经典偶极子理论模型和局部场偶极子理论模型小,弱磁场作用下,偶极子边界理论模型计算所得剪切屈服应力结果与实验值的偏差最小,在-1.5%~1%之间;在强磁场作用下,由偶极子边界理论模型计算所得结果与实验值的偏差最小,在-0.4%~0.2%之间。

磁流变液稳定工作的温度范围为-50~150℃,磁流变器件在工作过程中会发热,特别是连续高冲击工作情况下会严重发热,从而超出磁流变液稳定工作温度范围,影响磁流变器件工作的可靠性。针对美国Load公司的MRF132磁流变液,研究了不同温度下剪切应力与表观粘度随剪切速率的变化,并利用Origin软件分别对不同温度下磁流变液剪切速率与剪切应力进行幂律模型曲线拟合和参数识别。研究表明,幂率模型能够较好地描述零磁场下磁流变液的力学特性,不同温度下对于所有的流动指数n都满足n<1,表明不同温度下磁流变液具有剪切稀化特性,此特性符合粘度特性曲线,该工作对磁流变液温度特性的深入研究提供理论依据。

为了研究外加磁场对磁流变液阻抗的影响规律,以场致偶极矩理论、压阻模型、隧道电流理论和磁流变液的微观力平衡方程4个方面的理论为基础,构建了磁流变液磁控阻抗理论模型,并采用理论分析、数值仿真和实验验证相结合的方法,研究了外加磁场强度与磁流变液阻抗之间的关系,结合实验和考虑电容电感效应对理论模型进行了修正.实验结果表明:随着外加磁场强度的增加,磁流变液的阻抗值逐渐减小.分析认为,外加磁场强度的变化可以影响磁流变液的成链方式,进而影响单条链上羰基铁粉颗粒之间的最小间距,最终影响磁流变液的阻抗变化.

为了研究磁流变液的温度变化对剪切应力的影响规律,以Bingham模型为基础,引入居里定理,对磁流变液的黏温特性和磁致流变特性开展了研究。采用理论推导、数值仿真、实验验证的方法,分析了温度变化与磁流变液剪切应力输出之间的关系。研究结果表明,随着温度的升高,磁流变液的剪切应力输出逐渐下降,其降低速率随着磁场强度的增加而增加。进一步分析可得,随着温度升高,磁流变液软磁性颗粒的磁导率和载液的黏度降低,引起磁流变液的剪切应力输出降低。

为了研究磁流变液在不同磁场作用下的壁面滑移特性,依据圆筒剪切流体动力学理论推导了磁流变液的滑移速度计算公式,设计并搭建了用于检测磁流变液壁面滑移特性的实验装置.利用导磁光滑壁面的圆筒剪切磁流变装置分别检测分析了不同磁场强度下的磁流变液的液粘阻尼和力学性能,建立了低剪切速率下磁流变液的滑移速度与剪切应力之间的关系曲线.实验结果表明:磁流变液在不同磁场作用下发生流变时会出现壁面滑移现象;其滑移速度随剪切应力的增加而增大,进而由近似线性增长的弱滑移状态转变为非线性增长的强滑移状态;当施加的磁场强度由47.0 mT增大至70.5 mT和94.0 mT时,磁流变液的滑移转变临界应力值由3.30 kPa增大至6.08 kPa和7.20 kPa,但其滑移转变临界应力值的增比却由原先的84%降低至34%.结论:提高磁场强度对磁流变液的壁面滑移效应虽有一定的抑...

针对磁流变液沉降现象及抛光过程中由于沉降导致的剪切应力不均匀、抛光压力不足的问题,采用参数辨识法和等效替代法研究沉降区域中可变浓度区的磁流变液剪切应力特性,通过实验方法获得了磁场强度、剪切速率、磁性颗粒种类对可变浓度区磁流变液剪切应力的影响规律.结果表明:在沉降区域中可变浓度区内,磁流变液的剪切应力随磁感应强度和剪切速率呈正相关变化,并最终达到稳定阈值;在体积分数为5%~30%时,磁流变液的沉降速率随体积分数的增大而减小,且体积分数越大,沉降稳定性越好;当剪切速率为100 s-1、磁感应强度为600 mT时,羰基铁粉颗粒的磁流变液的剪切应力比同体积分数的Fe3O4颗粒的磁流变液要提高783.74%.

设计一种新型地能空调系统，该空调系统利用地表浅层地热资源实现室内温度调节的功能。系统利用地下水环境相对稳定的特点，直接将室内气体循环导入至地下与地下水环境进行热交换，从而实现低温位热能向高温位转移。相较于其他空调系统，不仅在原理上做了适当的调整，与之前同类型产品相比更加节能环保，同时造价和运行费用较低。